極端紫外光源装置及びそのターゲット供給システム
【課題】ＬＰＰ式極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置において長期の連続運転を可能にするため、高温に晒されるバルブを使わずに、ターゲット物質を連続して供給することができるターゲット供給システムを提供する。
【解決手段】高圧溶融槽２１と液滴発生器２２，２３とターゲット物質貯槽３０と移送機構３３を備えたターゲット供給システムにおいて、移送機構３３は、高圧溶融槽の溶融ターゲット物質２６が不足するとターゲット物質貯槽から粒状のターゲット物質３５を高圧溶融槽に移送し、高圧溶融槽が、粒状固体のターゲット物質を溶融して液滴状のターゲット１３として供給する。
【解決手段】高圧溶融槽２１と液滴発生器２２，２３とターゲット物質貯槽３０と移送機構３３を備えたターゲット供給システムにおいて、移送機構３３は、高圧溶融槽の溶融ターゲット物質２６が不足するとターゲット物質貯槽から粒状のターゲット物質３５を高圧溶融槽に移送し、高圧溶融槽が、粒状固体のターゲット物質を溶融して液滴状のターゲット１３として供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外光源装置、及び、極端紫外光源装置においてターゲットをとぎれることなく供給できるターゲット供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００〜７０ｎｍの微細加工、さらには５０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば５０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ:extreme ultra violet）光源装置と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【０００３】
ＥＵＶ光源として、ターゲットにレーザビームを照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ生成プラズマ）光源（以下において、「ＬＰＰ式ＥＵＶ光源」ともいう）と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源と、シンクロトロン放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）光源の３つが知られている。
【０００４】
これらの内でも、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので黒体輻射に近い高い輝度が得られ、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造物がなく、２πステラジアンという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点から、数十ワット以上のパワーが要求される光リソグラフィ用の光源として有力である。
【０００５】
ＬＰＰ式ＥＵＶ光源は、真空チャンバ内に存在するターゲットと呼ばれる物質にドライバレーザからレーザ光を集光することによりターゲットが励起してプラズマ化すると、生成したプラズマから極端紫外光（ＥＵＶ）を含む様々な波長成分が放射されるので、これを利用するものである。ＥＵＶ光源は、所望の波長成分を選択的に反射する集光ミラーを用いて、たとえば１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外光を選別して集光し、露光機に供給する。
【０００６】
ターゲットにはスズ（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）などの溶融金属が用いられる。ターゲットは高圧タンク内に充填され、高圧タンク外壁に配置したヒータで溶融される。溶融されたターゲットは、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ２）などの不活性ガスで加圧して、タンク先端の毛細管を通してジェット流として射出される。ターゲットの形態としては、ドロップレットの形が好まれるので、ピエゾ等の振動素子を使って溶融金属ジェット表面に規則的な擾乱を与えるコンティニュアスジェット法により、体積が均一なドロップレットとして、レーザ集光点に供給される。
【０００７】
従来のターゲット供給装置の高圧タンクは、運転中にターゲット物質を補給することができないので、一定時間しかターゲットを集光点に供給することができず、ターゲット物質が費消されるとＥＵＶ光源も休止しなければならなかった。また、高圧タンク中のターゲット物質が無くなって再充填しようとすると、高温の高圧タンクを冷却し分解してターゲットを充填し、再組立して加熱昇温させるため、かなりの時間が必要であった。このため、ＥＵＶ光源は、数時間運転した後に長時間停止しなければならないという問題があった。
【０００８】
このような困難を解決するものとして、特許文献１は、ターゲット供給装置にバルクリザーバー容器を結合して、ターゲットの連続供給を行う技術を開示している。開示された技術は、ターゲット供給装置の高圧タンク内のターゲット物質が一定量以下になると、バルクリザーバー容器中で溶融したターゲット材をターゲット供給装置の高圧タンクに補給するものである。特許文献１に開示された方法により、ＥＵＶ光源は長時間の休止をしなくても運転再開ができるようになった。
【特許文献１】特表２００８−５３２２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された方法では、バルクリザーバー容器から補給されるターゲット物質は、配管やバルブを流下させるため加熱して流動性を高める必要があるので、高温ターゲットの補給があるとターゲット供給装置におけるターゲット温度が乱される。また、ターゲット物質をターゲット供給装置に流し込むために、バルクリザーバー容器とターゲット供給装置の間に差圧がなければならないので、ターゲット供給装置の圧力を降下させている。したがって、従来より短時間とはいえ、圧力を回復し温度を再調整するまで運転を休止する必要がある。なお、バルクサーバー容器とターゲット供給装置の間に設けられるバルブは、ターゲット金属の溶融温度（スズの場合２３２℃）より高くする必要があり、高温環境下で安定な閉止性能を有する高性能で高価なバルブである必要がある。
【００１０】
そこで、本発明の解決しようとする課題は、ＬＰＰ式極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置において長期の連続運転を可能にするため、高温に晒されるバルブを使わずに、ターゲット物質を連続して供給することができるターゲット供給システム及び、そのようなターゲット供給システムを用いる極端紫外光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源に適用する本発明のターゲット供給システムは、粒状のターゲット物質を溶融して液滴状のターゲットとして供給する、高圧溶融槽と液滴発生器を備えたターゲット供給装置と、ターゲット供給装置に粒状のターゲット物質を供給する、ターゲット物質貯槽と移送機構を備えたターゲット物質補給装置と、移送機構を調整して粒状のターゲット物質を供給することによって高圧溶融槽のレベルを制御するレベル制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
ターゲット物質貯槽は、粒状ターゲット物質を収納して、底の穴から外に供給する。移送機構は、ターゲット物質貯槽から高圧溶融槽への粒状ターゲット物質の通路を開閉する。
高圧溶融槽は、加熱機構を備えて粒状ターゲット物質を溶融し、加圧機構を備えて液滴発生器の微細孔に溶融ターゲット物質を供給する。液滴発生器は、微細孔と振動子を備えて、微細孔を通過した溶融ターゲット物質を液滴状のターゲットにして落下させる。
【００１３】
レベル制御装置は、高圧溶融槽のターゲット物質の量が下限閾値より少なくなれば移送機構を駆動して固体の粒状ターゲット物質を高圧溶融槽に供給させ、上限閾値より多くなれば移送機構を駆動して粒状ターゲット物質の流れを停止させる。レベル制御装置は、また、ターゲット物質貯槽に収納された粒状ターゲット物質が所定量より少なくなれば警報信号を発生する。
また、本発明の極端紫外光源装置は、本発明に係るターゲット供給システムを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のターゲット供給システムによれば、ターゲット供給装置の高圧溶融槽は収納されたターゲット物質が不足すればターゲット物質貯槽から補給を受けることができるので、ターゲットをＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置にとぎれることなく供給することができる。しかも、ターゲット物質を補給する間もターゲット供給条件が乱れないので、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置は長期に亘り連続運転が可能である。
【００１５】
また、高圧溶融槽は、固体の粒状ターゲット物質を受け入れて槽内で加熱して溶融するので、ターゲット物質貯槽および流路を開閉する移送機構は固体のターゲット物質のみを扱い、ターゲット物質の融点より低温の環境で作動するので、移送機構の温度条件が緩和されて高い性能を発揮することができる。
本発明のターゲット供給システムを適用したＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置は、ターゲット物質を適宜供給できるので長期運転が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、各図面において若い番号の図面に記載されたものと同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付して、説明の重複を回避した。
【００１７】
図１は、本発明のターゲット供給システムを適用した極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。図1に示す極端紫外光源装置は、レーザビームをターゲット物質に照射して励起させることにより極端紫外光を生成するレーザ励起プラズマ（ＬＰＰ）方式を採用したものである。
【００１８】
本発明のターゲット供給システムは、図1に示す、真空チャンバ１０内の所定の位置に液滴状のターゲット１３を供給するターゲット供給装置１１と、ターゲット供給装置１１に粒状のターゲット物質を供給するターゲット物質補給装置１２とを備えるものである。
【００１９】
本発明を適用したＬＰＰ式極端紫外光源装置は、図1に示すように、極端紫外光が生成される真空チャンバ１０と、ターゲット供給装置１１とターゲット物質補給装置１２で構成されるターゲット供給システムと、ターゲット１３を照射する励起用レーザビーム２０を生成するドライバレーザ１５と、ドライバレーザ１５から放出される励起用レーザビーム２０を前記所定の位置に集光するレーザ集光光学系１６と、所定の位置でターゲット１３に励起用レーザビーム２０が照射することによって発生するプラズマ１８から放出される極端紫外光を集光して出射する集光ミラー１４と、真空チャンバ１０内を真空に保つための排気装置１７を備えている。
【００２０】
この極端紫外光源装置においては、ターゲット１３として、たとえばスズ（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）などの金属の液滴または固体の粒が用いられ、また、ドライバレーザ１５として、比較的波長の長い光を生成することができる炭酸ガス（ＣＯ２）レーザが用いられる。なお、ターゲット１３には、レーザ光エネルギーから極端紫外光エネルギーへの変換効率が高いスズが好んで用いられる。スズのターゲットに炭酸ガスレーザが照射された場合には、この変換効率は２〜４％程度となる。
【００２１】
レーザ集光光学系１６は、少なくとも１つのレンズ、および、または少なくとも１つのミラーで構成される。レーザ集光光学系１６は、図１に示すように真空チャンバ１０の外に配置してもよいが、真空チャンバ１０の内部に配置することもできる。
集光ミラー１４は、プラズマ１８から放射される様々な波長成分の内から、たとえば１３．５ｎｍ付近の極端紫外光など、所定の派生成分を選択的に反射し、集光する集光光学素子である。集光ミラー１４は、凹面反射面を有しており、この反射面には、たとえば波長が１３．５ｎｍ付近の極端紫外光を選択的に反射する、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の多層膜が形成されている。
【００２２】
（実施形態１）
図２は本発明の第1実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
図２に表示した第1実施形態のターゲット供給システムは、ターゲット供給装置１１が、高圧溶融槽２１と、高圧溶融槽２１の底に設けられ、微細孔を有するノズル２２とピエゾ素子２３を備えた液滴発生器とを具備し、ターゲット物質補給装置１２が、ターゲット物質貯槽３０と、バルブ３３で構成される移送機構とを具備する。ターゲット物質貯槽３０と高圧溶融槽２１とは連結管で連結され、ボールバルブやゲートバルブなどの仕切り弁型のバルブ３３で仕切られている。
【００２３】
高圧溶融槽２１には溶融金属の液面を検出する液面センサ２５が設けられている。高圧溶融槽２１内の溶融スズ２６の液面を液面センサ２５でモニターし、検出信号をレベル制御器４０に入力する。レベル制御器４０は、溶融スズ２６の液面が予め設定された下限レベル以下になった場合は、バルブ３３を開にしてターゲット物質貯槽３０内の固体で粒状になったターゲット物質(スズ)３５を高圧溶融槽２１に供給する。そして、液面センサ２５でモニターしている溶融スズ２６の液面が予め設定された上限レベル以上になったら、バルブ３３を閉にして粒状のスズ３５の供給を停止する。ターゲット物質貯槽３０から供給される固体のスズ３５は高圧溶融槽２１の中で溶融する。
【００２４】
高圧溶融槽２１は、ターゲット物質であるスズを溶融するため、ヒータ２４によりターゲット物質の融点(スズでは２３２℃)以上の温度(スズでは、たとえば２８０℃程度)に保持されている。従って、断熱ジャケット３１がないと、高圧溶融槽２１の壁から熱が伝わって連結管がターゲット物質の融点以上になり、ターゲット物質貯槽３０から供給される固体のターゲット物質は、一部が互いに融着して連結管を閉塞させる要因となる。このため、バルブ３３と高圧溶融槽２１の間をつなぐ連結管の、高圧溶融槽２１と接する部分には断熱ジャケット３１を配置して、高圧溶融槽２１の壁からの伝熱を遮断するようにしている。必要であれば、連結管に冷却ジャケット３２を配置して連結管をさらに冷却してもよい。
【００２５】
高圧溶融槽２１には、圧力調整弁２８からの高圧ガス配管が接続されている。圧力調整弁２８は、ボンベなどのガス源２７から供給される高圧アルゴン（Ａｒ）ガスを、たとえば１０ＭＰａなど適度な圧力に減圧し、高圧溶融槽２１に加圧ガスとして供給する。高圧溶融槽２１内が高圧ガスで加圧されると、溶融スズが槽底に設けられたノズル２２の微細孔から極細いジェットとして射出する。ノズル２２の微細孔は、径がたとえば２０μｍ程度の細孔になっている。溶融スズを射出するときに、ピエゾ素子２３によりジェット表面に擾乱を与えると、溶融スズ２６は微細な液滴状のターゲット１３となって、真空チャンバ１０内の励起用レーザビーム２０が照射する位置に供給される。
なお、ターゲット１３の速度は加圧溶融槽２１内の圧力に依存するため、圧力調整弁２８により槽内の圧力を所定の値に保持している。
【００２６】
固体のスズ３５が完全に溶融せずにノズル２２に達すると、ノズル２２の径が小さいので詰まりの要因になる。このため、固体のスズ３５は、ノズルに達する前に完全に溶融できるサイズと形状を有することが求められる。また、固体のスズ３５は、連結管内で詰まりにくい球形状が好ましく、特に真球であることが好ましい。固体のスズ３５の最適なサイズや形状は、高圧溶融槽２１の大きさと形状にも依存する。本実施形態では、径２ｍｍの真球状のスズ粒が使用されている。
【００２７】
なお、ターゲット物質貯槽３０には固体のターゲット量を検知するレベルセンサ３４が設置されていて、下限検出信号がレベル制御器４０に伝送される。ターゲット物質貯槽３０における粒状のスズ３５の量が設定値以下になると、警報が発せられるので、作業者がスズ３５をターゲット物質貯槽３０に補充する。
なお、ターゲット物質貯槽３０は、移送機構の部分に着脱可能に取り付けられるように構成した場合は、予め粒状のスズが充填されたターゲット物質貯槽と入れ替えることにより、迅速かつ簡単に固体ターゲットを補充することができる。
【００２８】
また、ターゲット物質貯槽３０にはアルゴンや窒素などの不活性ガスを導入するパージ配管を接続して、パージにより貯槽内のターゲット物質が酸化することを防止することが好ましい。パージガスには、加圧溶融槽２１の加圧に用いるガスと同じガスを用いることがより好ましい。
なお、バルブ３３を急激に開くと、加圧溶融槽２１の圧力がターゲット物質貯槽３０の圧力に影響されてターゲット１３の速度が変化するので、バルブ３３は遅く開くようにすることが好ましい。
【００２９】
第１実施形態に係るターゲット供給システムによれば、極端紫外光源装置を停止することなく、ターゲット供給装置１１にターゲット物質を充填し、長期間安定に極端紫外光を発生させることが可能になり、極端紫外光源装置に対して実用レベルで要求される稼働時間を達成することができるようになった。
【００３０】
（実施形態２）
図３は本発明の第２実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
第２実施形態に係るターゲット供給システムは、図２に表示した第1実施形態のターゲット供給システムに対して、移送機構の構成と機能が異なるだけで、他の構成は異ならないので、同じ機能を有する部分については参照番号を同じくして説明を簡略にする。
【００３１】
図３に示すように、ターゲット物質補充装置１２のターゲット物質貯槽３０とターゲット供給装置１１の高圧溶融槽２１を連結する連結管にはバルブを設けず、配管に傾斜を有する傾斜管部を設けて、管内の粒状物質が流下しないで途中に留まるようにする。さらに、連結管にピエゾ素子やハンマなどを使った加振器５０を配置して、加振器５０を作動させて配管を振るわせることにより、管内に留まっていた粒状物質が流動化して高圧溶融槽２１に落ちるように構成する。
【００３２】
高圧溶融槽２１に設けた液面センサ２５で槽内の溶融スズ２６の液面をモニターし、所定の下限レベル以下になったら、レベル制御器４０により加振器５０を駆動して連結管に振動を与えて、ターゲット物質貯槽３０に収納された粒状スズ３５を高圧溶融槽２１に供給する。そして、高圧溶融槽２１内の溶融スズ２６の液面が所定の上限レベル以上になったら、加振器５０の振動を止めて粒状スズ３５の供給を停止する。
【００３３】
第２実施形態に係るターゲット供給システムによれば、第１実施形態と同様、極端紫外光源装置を停止することなく、ターゲット供給装置１１にターゲット物質を充填し、長期間安定に極端紫外光を発生させることが可能になり、極端紫外光源装置に対して実用レベルで要求される稼働時間を達成することができるようになった。
また、第２実施形態に係るターゲット供給システムは、連結管の外側から当てる加振器を使ってスズの流通を断続するので、連結管にバルブなどの複雑な機器を介装することなく、故障が少なく保守の手間も減少する。
【００３４】
（実施形態３）
図４は本発明の第３実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
第３実施形態に係るターゲット供給システムは、第1実施形態及び第２実施形態のターゲット供給システムに対して、移送機構の構成と機能が異なるだけで、他の構成は異ならないので、同じ機能を有する部分については参照番号を同じくして説明を簡略にする。
【００３５】
本実施形態のターゲット供給システムは、ターゲット物質補給装置１２のターゲット物質貯槽３０とターゲット供給装置１１の高圧溶融槽２１との間に設けられる移送機構に粒状のターゲット物質を収容する中間容器６０を設けたところに特徴がある。中間容器６０には、粒状のターゲット物質のレベルを検知するレベルセンサ６１が設けられていて、検知信号をレベル制御器４０に伝送する。
【００３６】
中間容器６０と高圧溶融槽２１との間には、スズ粒の自然落下を止める傾斜管と配管の外部から振動を与える加振器５０が設けられるが、中間容器６０内のスズ粒を高圧溶融槽２１に供給する機構と作用は、第２実施形態においてターゲット物質貯槽３０と高圧溶融槽２１の間に設けられたものと同じである。
【００３７】
一方、ターゲット物質貯槽３０と中間容器６０の間には、２連のバルブ６３，６４が設けられ、レベル制御器４０により自動的に開閉操作される。
中間容器６０内の固体の粒状スズ６２をレベルセンサ６１でモニターし、粒状スズ６２のレベルが所定の下限値以下になると、レベル制御器４０により２連のバルブ６３，６４が開になって、粒状スズ３５がターゲット物質貯槽３０から落下して中間容器６０に補充される。そして、中間容器６０内の粒状スズ６２のレベルが所定の上限値以上になると、２連のバルブ６３，６４を閉じて粒状スズ３５の供給を停止する。
【００３８】
２連のバルブ６３，６４は同時に作動させてもよく、また１個のバルブで代替させてもよいが、２連のバルブ６３，６４を２段に開閉することがより好ましい。すなわち、粒状スズ３５をターゲット物質貯槽３０から中間容器６０に補充するときは、下側のバルブ６３を閉、上側のバルブ６４を開にして、２つのバルブの間にターゲット物質貯槽３０からの粒状スズ３５を充填した後に、上側のバルブ６４を閉、下側のバルブ６３を開にして、中間容器６０に排出する。
【００３９】
このように２段の開閉操作をすると、バルブ６３，６４は必ず一方は閉止するようにできるので、高圧溶融槽３２における圧力が中間容器６０を介してターゲット物質貯槽３０に及ぶことを防止することができる。したがって、ターゲット物質貯槽３０を高圧容器にする必要がない。また、２連のバルブの間で切り離せるようにして、上側のバルブ６４をターゲット物質貯槽３０に付帯させるようにすることにより、事前に粒状スズを充填した交換用の貯槽を用意して、貯槽を丸ごと入れ替えるモジュール交換を可能にすることもできる。
【００４０】
また、中間容器６０には、高圧溶融槽２１に補填するために十分な量の粒状スズ６２が常時貯留されているので、ターゲット物質貯槽３０の粒状スズ３５の補充に多少時間が掛かっても、高圧溶融槽２１における溶融スズ２６の液面が乱れることはない。
さらに、高圧溶融槽２１から中間容器６０を介してターゲット物質貯槽３０に逃げる高圧ガスは、２連バルブ６３，６４の開閉ごとにバルブに挟まれた配管の容積に限られるので、高圧溶融槽２１における圧力変動が抑制され、ターゲットの速度変化を十分抑制するものとなっている。
【００４１】
（実施形態４）
図５は本発明の第４実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
第４実施形態に係るターゲット供給システムは、第１，２，３実施形態のターゲット供給システムに対して、移送機構の構成と機能が異なるだけで、他の構成は異ならないので、同じ機能を有する部分については参照番号を同じくして説明を簡略にする。
【００４２】
第４実施形態のターゲット供給システムは、第３実施形態の移送機構において、中間容器６０に粒状スズ３５を補給するための２連バルブ６３，６４の上流側に、第２の加振器６１を備えたところに相違がある。
図３に示すように、ターゲット物質補充装置１２のターゲット物質貯槽３０と２連バルブ６３，６４を連結する連結管に、傾斜を有する傾斜管部を設けて、ターゲット物質貯槽３０から供給される粒状物質が途中に留まって管内の通路が閉塞するようにする。さらに、傾斜管部近傍に第２加振器５１を配置して、第２加振器５１で配管を振るわせると、連結管内の粒状物質が流下して中間容器６０に落ちるように構成する。
【００４３】
中間容器６０における粒状スズ６２のレベルはレベルセンサ６１で常時モニターされ、検知信号はレベル制御器４０に伝送される。レベル制御器４０は、粒状スズ６２のレベルが予め設定された下限値以下になったら、２連のバルブ６３，６４を開にし第２加振器５１で連結管に振動を与えて、連結管内に粒状スズの流れを起こして、ターゲット物質貯槽３０の粒状スズ３５を中間容器６０に補給する。そして、レベルセンサ６１により中間容器６０内の粒状スズ６２のレベルが予め設定された上限値以上になったら、第２加振器５１を停止すると共に２連バルブ６３，６４を閉にして、ターゲット物質貯槽３０から中間容器６０への粒状スズ３５の流れを止める。
【００４４】
このとき、２連バルブ６３，６４の２段操作により、下側のバルブ６３を閉、上側のバルブ６４を開にし、第２加振器５１で連結管に振動を与えて、２つのバルブの間にターゲット物質貯槽３０からの粒状スズ３５を充填し、第２加振器５１を止める。その後、上側のバルブ６４を閉、下側のバルブ６３を開にして、粒状スズ３５を中間容器６０に排出する。
なお、２連バルブ６３，６４の代わりに１個のバルブを用いてもよいが、２連バルブを２段で操作すると、第３実施形態に関して説明した利点がある。
【００４５】
（実施形態５）
図６は本発明の第５実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
第５実施形態に係るターゲット供給システムは、第４実施形態のターゲット供給システムに対して、２連バルブの間に第２の中間容器を配置したところが異なるだけで、他の構成は異ならないので、同じ機能を有する部分については参照番号を同じくして説明を簡略にする。ただし、実施形態４の説明における中間容器６０は、第１中間容器６０と読み替えることとする。
【００４６】
第５実施形態のターゲット供給システムは、第４実施形態の移送機構において、第１中間容器６０の上流に設けた２連バルブ６３，６４のバルブに挟まれた位置に第２中間容器７０を配置したものである。なお、第２中間容器７０には収容された粒状スズ７２のレベルと検知するレベルセンサ７１が設備されている。レベルセンサ７１は第１中間容器７０内の固体の粒状スズ７２のレベルをモニターし、検出信号をレベル制御器４０に伝送する。
【００４７】
第２中間容器７０内の粒状スズ７２のレベルが所定の下限値を下回ると、レベル制御器４０は２連バルブの上流側バルブ６４を開にし、第２加振器５１を駆動して傾斜管部分に振動を与えることにより、ターゲット物質貯槽３０の粒状スズ３５を第２中間容器７０に補填する。第２中間容器７０内の粒状スズ７２のレベルが所定の上限値を上回ると、レベル制御器４０は第２加振器５１を停止して２連バルブの上流側バルブ６４を閉にし、ターゲット物質貯槽３０からの供給を止める。さらに、下流側バルブ６３を開にして第２中間容器７０の中の粒状スズ７２を第１中間容器６０に供給する。
【００４８】
第２中間容器７０を備えることにより、第２中間容器７０が２連バルブ６３，６４を結ぶ配管より大きなバッファ容量を持つため、２連バルブの２段操作の頻度は低下し、１回に供給できる粒状スズの量も増大する。
絶つと共に、傾斜管部分に振動を与えることにより、ターゲット物質貯槽３０の固体の粒状スズ３５を第２中間容器７０に補填する。
【００４９】
なお、上記各実施形態においては、スズをターゲットに使用しているが、極端紫外光源装置で使われるリチウムその他の金属についても、本発明は同様に利用できることは言うまでもない。
また、各槽や各容器におけるスズなど、金属の溶融液面あるいは粒状物のレベルを検出するレベルセンサ２５，３４，６１，７１は、それぞれ所定のレベルを超えるか否かを判定するために必要とされるものであるので、レベルに対応するアナログ的な出力を得る計器でなく、レベルスイッチなどでも利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係るターゲット供給システムを適用した極端紫外光源装置は、装置を停止することなくターゲットを充填して、長期間安定に極端紫外光を発生することが可能になる。本実施形態の極端紫外光源装置により、実用レベルで必要とされる装置の稼働時間を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のターゲット供給システムを適用した極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第1実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・真空チャンバ、１１・・・ターゲット供給装置、１２・・・ターゲット物質補給装置、１３・・・ターゲット、１４・・・集光ミラー、１５・・・ドライバレーザ、１６・・・レーザ集光光学系、１７・・・排気装置、１８・・・プラズマ、２０・・・励起用レーザビーム、２１・・・高圧溶融槽、２２・・・ノズル、２３・・・ピエゾ素子、２４・・・ヒータ、２５・・・液面センサ、２６・・・溶融スズ、２７・・・ガス源、２８・・・圧力調整弁、３０・・・ターゲット物質貯槽、３１・・・断熱ジャケット、３２・・・冷却ジャケット、３３・・・バルブ、３４・・・レベルセンサ、３５・・・粒状スズ、４０・・・レベル制御器、５０・・・(第１)加振器、５１・・・第２加振器、６０・・・(第１)中間容器、６１・・・レベルセンサ、６２・・・粒状スズ、６３，６４・・・バルブ、７０・・・第２中間容器、７１・・・レベルセンサ、７２・・・粒状スズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の光源として用いられる極端紫外光源装置、及び、極端紫外光源装置においてターゲットをとぎれることなく供給できるターゲット供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って光リソグラフィにおける微細化が急速に進展しており、次世代においては、１００〜７０ｎｍの微細加工、さらには５０ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。そのため、例えば５０ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ:extreme ultra violet）光源装置と縮小投影反射光学系（reduced projection reflective optics）とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【０００３】
ＥＵＶ光源として、ターゲットにレーザビームを照射することによって生成されるプラズマを用いたＬＰＰ（laser produced plasma：レーザ生成プラズマ）光源（以下において、「ＬＰＰ式ＥＵＶ光源」ともいう）と、放電によって生成されるプラズマを用いたＤＰＰ（discharge produced plasma）光源と、シンクロトロン放射光を用いたＳＲ（synchrotron radiation）光源の３つが知られている。
【０００４】
これらの内でも、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源は、プラズマ密度をかなり大きくできるので黒体輻射に近い高い輝度が得られ、ターゲット物質を選択することにより必要な波長帯のみの発光が可能であり、ほぼ等方的な角度分布を持つ点光源であるので光源の周囲に電極等の構造物がなく、２πステラジアンという極めて大きな捕集立体角の確保が可能であること等の利点から、数十ワット以上のパワーが要求される光リソグラフィ用の光源として有力である。
【０００５】
ＬＰＰ式ＥＵＶ光源は、真空チャンバ内に存在するターゲットと呼ばれる物質にドライバレーザからレーザ光を集光することによりターゲットが励起してプラズマ化すると、生成したプラズマから極端紫外光（ＥＵＶ）を含む様々な波長成分が放射されるので、これを利用するものである。ＥＵＶ光源は、所望の波長成分を選択的に反射する集光ミラーを用いて、たとえば１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外光を選別して集光し、露光機に供給する。
【０００６】
ターゲットにはスズ（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）などの溶融金属が用いられる。ターゲットは高圧タンク内に充填され、高圧タンク外壁に配置したヒータで溶融される。溶融されたターゲットは、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ２）などの不活性ガスで加圧して、タンク先端の毛細管を通してジェット流として射出される。ターゲットの形態としては、ドロップレットの形が好まれるので、ピエゾ等の振動素子を使って溶融金属ジェット表面に規則的な擾乱を与えるコンティニュアスジェット法により、体積が均一なドロップレットとして、レーザ集光点に供給される。
【０００７】
従来のターゲット供給装置の高圧タンクは、運転中にターゲット物質を補給することができないので、一定時間しかターゲットを集光点に供給することができず、ターゲット物質が費消されるとＥＵＶ光源も休止しなければならなかった。また、高圧タンク中のターゲット物質が無くなって再充填しようとすると、高温の高圧タンクを冷却し分解してターゲットを充填し、再組立して加熱昇温させるため、かなりの時間が必要であった。このため、ＥＵＶ光源は、数時間運転した後に長時間停止しなければならないという問題があった。
【０００８】
このような困難を解決するものとして、特許文献１は、ターゲット供給装置にバルクリザーバー容器を結合して、ターゲットの連続供給を行う技術を開示している。開示された技術は、ターゲット供給装置の高圧タンク内のターゲット物質が一定量以下になると、バルクリザーバー容器中で溶融したターゲット材をターゲット供給装置の高圧タンクに補給するものである。特許文献１に開示された方法により、ＥＵＶ光源は長時間の休止をしなくても運転再開ができるようになった。
【特許文献１】特表２００８−５３２２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された方法では、バルクリザーバー容器から補給されるターゲット物質は、配管やバルブを流下させるため加熱して流動性を高める必要があるので、高温ターゲットの補給があるとターゲット供給装置におけるターゲット温度が乱される。また、ターゲット物質をターゲット供給装置に流し込むために、バルクリザーバー容器とターゲット供給装置の間に差圧がなければならないので、ターゲット供給装置の圧力を降下させている。したがって、従来より短時間とはいえ、圧力を回復し温度を再調整するまで運転を休止する必要がある。なお、バルクサーバー容器とターゲット供給装置の間に設けられるバルブは、ターゲット金属の溶融温度（スズの場合２３２℃）より高くする必要があり、高温環境下で安定な閉止性能を有する高性能で高価なバルブである必要がある。
【００１０】
そこで、本発明の解決しようとする課題は、ＬＰＰ式極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置において長期の連続運転を可能にするため、高温に晒されるバルブを使わずに、ターゲット物質を連続して供給することができるターゲット供給システム及び、そのようなターゲット供給システムを用いる極端紫外光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源に適用する本発明のターゲット供給システムは、粒状のターゲット物質を溶融して液滴状のターゲットとして供給する、高圧溶融槽と液滴発生器を備えたターゲット供給装置と、ターゲット供給装置に粒状のターゲット物質を供給する、ターゲット物質貯槽と移送機構を備えたターゲット物質補給装置と、移送機構を調整して粒状のターゲット物質を供給することによって高圧溶融槽のレベルを制御するレベル制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
ターゲット物質貯槽は、粒状ターゲット物質を収納して、底の穴から外に供給する。移送機構は、ターゲット物質貯槽から高圧溶融槽への粒状ターゲット物質の通路を開閉する。
高圧溶融槽は、加熱機構を備えて粒状ターゲット物質を溶融し、加圧機構を備えて液滴発生器の微細孔に溶融ターゲット物質を供給する。液滴発生器は、微細孔と振動子を備えて、微細孔を通過した溶融ターゲット物質を液滴状のターゲットにして落下させる。
【００１３】
レベル制御装置は、高圧溶融槽のターゲット物質の量が下限閾値より少なくなれば移送機構を駆動して固体の粒状ターゲット物質を高圧溶融槽に供給させ、上限閾値より多くなれば移送機構を駆動して粒状ターゲット物質の流れを停止させる。レベル制御装置は、また、ターゲット物質貯槽に収納された粒状ターゲット物質が所定量より少なくなれば警報信号を発生する。
また、本発明の極端紫外光源装置は、本発明に係るターゲット供給システムを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のターゲット供給システムによれば、ターゲット供給装置の高圧溶融槽は収納されたターゲット物質が不足すればターゲット物質貯槽から補給を受けることができるので、ターゲットをＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置にとぎれることなく供給することができる。しかも、ターゲット物質を補給する間もターゲット供給条件が乱れないので、ＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置は長期に亘り連続運転が可能である。
【００１５】
また、高圧溶融槽は、固体の粒状ターゲット物質を受け入れて槽内で加熱して溶融するので、ターゲット物質貯槽および流路を開閉する移送機構は固体のターゲット物質のみを扱い、ターゲット物質の融点より低温の環境で作動するので、移送機構の温度条件が緩和されて高い性能を発揮することができる。
本発明のターゲット供給システムを適用したＬＰＰ式ＥＵＶ光源装置は、ターゲット物質を適宜供給できるので長期運転が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、各図面において若い番号の図面に記載されたものと同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付して、説明の重複を回避した。
【００１７】
図１は、本発明のターゲット供給システムを適用した極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。図1に示す極端紫外光源装置は、レーザビームをターゲット物質に照射して励起させることにより極端紫外光を生成するレーザ励起プラズマ（ＬＰＰ）方式を採用したものである。
【００１８】
本発明のターゲット供給システムは、図1に示す、真空チャンバ１０内の所定の位置に液滴状のターゲット１３を供給するターゲット供給装置１１と、ターゲット供給装置１１に粒状のターゲット物質を供給するターゲット物質補給装置１２とを備えるものである。
【００１９】
本発明を適用したＬＰＰ式極端紫外光源装置は、図1に示すように、極端紫外光が生成される真空チャンバ１０と、ターゲット供給装置１１とターゲット物質補給装置１２で構成されるターゲット供給システムと、ターゲット１３を照射する励起用レーザビーム２０を生成するドライバレーザ１５と、ドライバレーザ１５から放出される励起用レーザビーム２０を前記所定の位置に集光するレーザ集光光学系１６と、所定の位置でターゲット１３に励起用レーザビーム２０が照射することによって発生するプラズマ１８から放出される極端紫外光を集光して出射する集光ミラー１４と、真空チャンバ１０内を真空に保つための排気装置１７を備えている。
【００２０】
この極端紫外光源装置においては、ターゲット１３として、たとえばスズ（Ｓｎ）やリチウム（Ｌｉ）などの金属の液滴または固体の粒が用いられ、また、ドライバレーザ１５として、比較的波長の長い光を生成することができる炭酸ガス（ＣＯ２）レーザが用いられる。なお、ターゲット１３には、レーザ光エネルギーから極端紫外光エネルギーへの変換効率が高いスズが好んで用いられる。スズのターゲットに炭酸ガスレーザが照射された場合には、この変換効率は２〜４％程度となる。
【００２１】
レーザ集光光学系１６は、少なくとも１つのレンズ、および、または少なくとも１つのミラーで構成される。レーザ集光光学系１６は、図１に示すように真空チャンバ１０の外に配置してもよいが、真空チャンバ１０の内部に配置することもできる。
集光ミラー１４は、プラズマ１８から放射される様々な波長成分の内から、たとえば１３．５ｎｍ付近の極端紫外光など、所定の派生成分を選択的に反射し、集光する集光光学素子である。集光ミラー１４は、凹面反射面を有しており、この反射面には、たとえば波長が１３．５ｎｍ付近の極端紫外光を選択的に反射する、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の多層膜が形成されている。
【００２２】
（実施形態１）
図２は本発明の第1実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
図２に表示した第1実施形態のターゲット供給システムは、ターゲット供給装置１１が、高圧溶融槽２１と、高圧溶融槽２１の底に設けられ、微細孔を有するノズル２２とピエゾ素子２３を備えた液滴発生器とを具備し、ターゲット物質補給装置１２が、ターゲット物質貯槽３０と、バルブ３３で構成される移送機構とを具備する。ターゲット物質貯槽３０と高圧溶融槽２１とは連結管で連結され、ボールバルブやゲートバルブなどの仕切り弁型のバルブ３３で仕切られている。
【００２３】
高圧溶融槽２１には溶融金属の液面を検出する液面センサ２５が設けられている。高圧溶融槽２１内の溶融スズ２６の液面を液面センサ２５でモニターし、検出信号をレベル制御器４０に入力する。レベル制御器４０は、溶融スズ２６の液面が予め設定された下限レベル以下になった場合は、バルブ３３を開にしてターゲット物質貯槽３０内の固体で粒状になったターゲット物質(スズ)３５を高圧溶融槽２１に供給する。そして、液面センサ２５でモニターしている溶融スズ２６の液面が予め設定された上限レベル以上になったら、バルブ３３を閉にして粒状のスズ３５の供給を停止する。ターゲット物質貯槽３０から供給される固体のスズ３５は高圧溶融槽２１の中で溶融する。
【００２４】
高圧溶融槽２１は、ターゲット物質であるスズを溶融するため、ヒータ２４によりターゲット物質の融点(スズでは２３２℃)以上の温度(スズでは、たとえば２８０℃程度)に保持されている。従って、断熱ジャケット３１がないと、高圧溶融槽２１の壁から熱が伝わって連結管がターゲット物質の融点以上になり、ターゲット物質貯槽３０から供給される固体のターゲット物質は、一部が互いに融着して連結管を閉塞させる要因となる。このため、バルブ３３と高圧溶融槽２１の間をつなぐ連結管の、高圧溶融槽２１と接する部分には断熱ジャケット３１を配置して、高圧溶融槽２１の壁からの伝熱を遮断するようにしている。必要であれば、連結管に冷却ジャケット３２を配置して連結管をさらに冷却してもよい。
【００２５】
高圧溶融槽２１には、圧力調整弁２８からの高圧ガス配管が接続されている。圧力調整弁２８は、ボンベなどのガス源２７から供給される高圧アルゴン（Ａｒ）ガスを、たとえば１０ＭＰａなど適度な圧力に減圧し、高圧溶融槽２１に加圧ガスとして供給する。高圧溶融槽２１内が高圧ガスで加圧されると、溶融スズが槽底に設けられたノズル２２の微細孔から極細いジェットとして射出する。ノズル２２の微細孔は、径がたとえば２０μｍ程度の細孔になっている。溶融スズを射出するときに、ピエゾ素子２３によりジェット表面に擾乱を与えると、溶融スズ２６は微細な液滴状のターゲット１３となって、真空チャンバ１０内の励起用レーザビーム２０が照射する位置に供給される。
なお、ターゲット１３の速度は加圧溶融槽２１内の圧力に依存するため、圧力調整弁２８により槽内の圧力を所定の値に保持している。
【００２６】
固体のスズ３５が完全に溶融せずにノズル２２に達すると、ノズル２２の径が小さいので詰まりの要因になる。このため、固体のスズ３５は、ノズルに達する前に完全に溶融できるサイズと形状を有することが求められる。また、固体のスズ３５は、連結管内で詰まりにくい球形状が好ましく、特に真球であることが好ましい。固体のスズ３５の最適なサイズや形状は、高圧溶融槽２１の大きさと形状にも依存する。本実施形態では、径２ｍｍの真球状のスズ粒が使用されている。
【００２７】
なお、ターゲット物質貯槽３０には固体のターゲット量を検知するレベルセンサ３４が設置されていて、下限検出信号がレベル制御器４０に伝送される。ターゲット物質貯槽３０における粒状のスズ３５の量が設定値以下になると、警報が発せられるので、作業者がスズ３５をターゲット物質貯槽３０に補充する。
なお、ターゲット物質貯槽３０は、移送機構の部分に着脱可能に取り付けられるように構成した場合は、予め粒状のスズが充填されたターゲット物質貯槽と入れ替えることにより、迅速かつ簡単に固体ターゲットを補充することができる。
【００２８】
また、ターゲット物質貯槽３０にはアルゴンや窒素などの不活性ガスを導入するパージ配管を接続して、パージにより貯槽内のターゲット物質が酸化することを防止することが好ましい。パージガスには、加圧溶融槽２１の加圧に用いるガスと同じガスを用いることがより好ましい。
なお、バルブ３３を急激に開くと、加圧溶融槽２１の圧力がターゲット物質貯槽３０の圧力に影響されてターゲット１３の速度が変化するので、バルブ３３は遅く開くようにすることが好ましい。
【００２９】
第１実施形態に係るターゲット供給システムによれば、極端紫外光源装置を停止することなく、ターゲット供給装置１１にターゲット物質を充填し、長期間安定に極端紫外光を発生させることが可能になり、極端紫外光源装置に対して実用レベルで要求される稼働時間を達成することができるようになった。
【００３０】
（実施形態２）
図３は本発明の第２実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
第２実施形態に係るターゲット供給システムは、図２に表示した第1実施形態のターゲット供給システムに対して、移送機構の構成と機能が異なるだけで、他の構成は異ならないので、同じ機能を有する部分については参照番号を同じくして説明を簡略にする。
【００３１】
図３に示すように、ターゲット物質補充装置１２のターゲット物質貯槽３０とターゲット供給装置１１の高圧溶融槽２１を連結する連結管にはバルブを設けず、配管に傾斜を有する傾斜管部を設けて、管内の粒状物質が流下しないで途中に留まるようにする。さらに、連結管にピエゾ素子やハンマなどを使った加振器５０を配置して、加振器５０を作動させて配管を振るわせることにより、管内に留まっていた粒状物質が流動化して高圧溶融槽２１に落ちるように構成する。
【００３２】
高圧溶融槽２１に設けた液面センサ２５で槽内の溶融スズ２６の液面をモニターし、所定の下限レベル以下になったら、レベル制御器４０により加振器５０を駆動して連結管に振動を与えて、ターゲット物質貯槽３０に収納された粒状スズ３５を高圧溶融槽２１に供給する。そして、高圧溶融槽２１内の溶融スズ２６の液面が所定の上限レベル以上になったら、加振器５０の振動を止めて粒状スズ３５の供給を停止する。
【００３３】
第２実施形態に係るターゲット供給システムによれば、第１実施形態と同様、極端紫外光源装置を停止することなく、ターゲット供給装置１１にターゲット物質を充填し、長期間安定に極端紫外光を発生させることが可能になり、極端紫外光源装置に対して実用レベルで要求される稼働時間を達成することができるようになった。
また、第２実施形態に係るターゲット供給システムは、連結管の外側から当てる加振器を使ってスズの流通を断続するので、連結管にバルブなどの複雑な機器を介装することなく、故障が少なく保守の手間も減少する。
【００３４】
（実施形態３）
図４は本発明の第３実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
第３実施形態に係るターゲット供給システムは、第1実施形態及び第２実施形態のターゲット供給システムに対して、移送機構の構成と機能が異なるだけで、他の構成は異ならないので、同じ機能を有する部分については参照番号を同じくして説明を簡略にする。
【００３５】
本実施形態のターゲット供給システムは、ターゲット物質補給装置１２のターゲット物質貯槽３０とターゲット供給装置１１の高圧溶融槽２１との間に設けられる移送機構に粒状のターゲット物質を収容する中間容器６０を設けたところに特徴がある。中間容器６０には、粒状のターゲット物質のレベルを検知するレベルセンサ６１が設けられていて、検知信号をレベル制御器４０に伝送する。
【００３６】
中間容器６０と高圧溶融槽２１との間には、スズ粒の自然落下を止める傾斜管と配管の外部から振動を与える加振器５０が設けられるが、中間容器６０内のスズ粒を高圧溶融槽２１に供給する機構と作用は、第２実施形態においてターゲット物質貯槽３０と高圧溶融槽２１の間に設けられたものと同じである。
【００３７】
一方、ターゲット物質貯槽３０と中間容器６０の間には、２連のバルブ６３，６４が設けられ、レベル制御器４０により自動的に開閉操作される。
中間容器６０内の固体の粒状スズ６２をレベルセンサ６１でモニターし、粒状スズ６２のレベルが所定の下限値以下になると、レベル制御器４０により２連のバルブ６３，６４が開になって、粒状スズ３５がターゲット物質貯槽３０から落下して中間容器６０に補充される。そして、中間容器６０内の粒状スズ６２のレベルが所定の上限値以上になると、２連のバルブ６３，６４を閉じて粒状スズ３５の供給を停止する。
【００３８】
２連のバルブ６３，６４は同時に作動させてもよく、また１個のバルブで代替させてもよいが、２連のバルブ６３，６４を２段に開閉することがより好ましい。すなわち、粒状スズ３５をターゲット物質貯槽３０から中間容器６０に補充するときは、下側のバルブ６３を閉、上側のバルブ６４を開にして、２つのバルブの間にターゲット物質貯槽３０からの粒状スズ３５を充填した後に、上側のバルブ６４を閉、下側のバルブ６３を開にして、中間容器６０に排出する。
【００３９】
このように２段の開閉操作をすると、バルブ６３，６４は必ず一方は閉止するようにできるので、高圧溶融槽３２における圧力が中間容器６０を介してターゲット物質貯槽３０に及ぶことを防止することができる。したがって、ターゲット物質貯槽３０を高圧容器にする必要がない。また、２連のバルブの間で切り離せるようにして、上側のバルブ６４をターゲット物質貯槽３０に付帯させるようにすることにより、事前に粒状スズを充填した交換用の貯槽を用意して、貯槽を丸ごと入れ替えるモジュール交換を可能にすることもできる。
【００４０】
また、中間容器６０には、高圧溶融槽２１に補填するために十分な量の粒状スズ６２が常時貯留されているので、ターゲット物質貯槽３０の粒状スズ３５の補充に多少時間が掛かっても、高圧溶融槽２１における溶融スズ２６の液面が乱れることはない。
さらに、高圧溶融槽２１から中間容器６０を介してターゲット物質貯槽３０に逃げる高圧ガスは、２連バルブ６３，６４の開閉ごとにバルブに挟まれた配管の容積に限られるので、高圧溶融槽２１における圧力変動が抑制され、ターゲットの速度変化を十分抑制するものとなっている。
【００４１】
（実施形態４）
図５は本発明の第４実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
第４実施形態に係るターゲット供給システムは、第１，２，３実施形態のターゲット供給システムに対して、移送機構の構成と機能が異なるだけで、他の構成は異ならないので、同じ機能を有する部分については参照番号を同じくして説明を簡略にする。
【００４２】
第４実施形態のターゲット供給システムは、第３実施形態の移送機構において、中間容器６０に粒状スズ３５を補給するための２連バルブ６３，６４の上流側に、第２の加振器６１を備えたところに相違がある。
図３に示すように、ターゲット物質補充装置１２のターゲット物質貯槽３０と２連バルブ６３，６４を連結する連結管に、傾斜を有する傾斜管部を設けて、ターゲット物質貯槽３０から供給される粒状物質が途中に留まって管内の通路が閉塞するようにする。さらに、傾斜管部近傍に第２加振器５１を配置して、第２加振器５１で配管を振るわせると、連結管内の粒状物質が流下して中間容器６０に落ちるように構成する。
【００４３】
中間容器６０における粒状スズ６２のレベルはレベルセンサ６１で常時モニターされ、検知信号はレベル制御器４０に伝送される。レベル制御器４０は、粒状スズ６２のレベルが予め設定された下限値以下になったら、２連のバルブ６３，６４を開にし第２加振器５１で連結管に振動を与えて、連結管内に粒状スズの流れを起こして、ターゲット物質貯槽３０の粒状スズ３５を中間容器６０に補給する。そして、レベルセンサ６１により中間容器６０内の粒状スズ６２のレベルが予め設定された上限値以上になったら、第２加振器５１を停止すると共に２連バルブ６３，６４を閉にして、ターゲット物質貯槽３０から中間容器６０への粒状スズ３５の流れを止める。
【００４４】
このとき、２連バルブ６３，６４の２段操作により、下側のバルブ６３を閉、上側のバルブ６４を開にし、第２加振器５１で連結管に振動を与えて、２つのバルブの間にターゲット物質貯槽３０からの粒状スズ３５を充填し、第２加振器５１を止める。その後、上側のバルブ６４を閉、下側のバルブ６３を開にして、粒状スズ３５を中間容器６０に排出する。
なお、２連バルブ６３，６４の代わりに１個のバルブを用いてもよいが、２連バルブを２段で操作すると、第３実施形態に関して説明した利点がある。
【００４５】
（実施形態５）
図６は本発明の第５実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
第５実施形態に係るターゲット供給システムは、第４実施形態のターゲット供給システムに対して、２連バルブの間に第２の中間容器を配置したところが異なるだけで、他の構成は異ならないので、同じ機能を有する部分については参照番号を同じくして説明を簡略にする。ただし、実施形態４の説明における中間容器６０は、第１中間容器６０と読み替えることとする。
【００４６】
第５実施形態のターゲット供給システムは、第４実施形態の移送機構において、第１中間容器６０の上流に設けた２連バルブ６３，６４のバルブに挟まれた位置に第２中間容器７０を配置したものである。なお、第２中間容器７０には収容された粒状スズ７２のレベルと検知するレベルセンサ７１が設備されている。レベルセンサ７１は第１中間容器７０内の固体の粒状スズ７２のレベルをモニターし、検出信号をレベル制御器４０に伝送する。
【００４７】
第２中間容器７０内の粒状スズ７２のレベルが所定の下限値を下回ると、レベル制御器４０は２連バルブの上流側バルブ６４を開にし、第２加振器５１を駆動して傾斜管部分に振動を与えることにより、ターゲット物質貯槽３０の粒状スズ３５を第２中間容器７０に補填する。第２中間容器７０内の粒状スズ７２のレベルが所定の上限値を上回ると、レベル制御器４０は第２加振器５１を停止して２連バルブの上流側バルブ６４を閉にし、ターゲット物質貯槽３０からの供給を止める。さらに、下流側バルブ６３を開にして第２中間容器７０の中の粒状スズ７２を第１中間容器６０に供給する。
【００４８】
第２中間容器７０を備えることにより、第２中間容器７０が２連バルブ６３，６４を結ぶ配管より大きなバッファ容量を持つため、２連バルブの２段操作の頻度は低下し、１回に供給できる粒状スズの量も増大する。
絶つと共に、傾斜管部分に振動を与えることにより、ターゲット物質貯槽３０の固体の粒状スズ３５を第２中間容器７０に補填する。
【００４９】
なお、上記各実施形態においては、スズをターゲットに使用しているが、極端紫外光源装置で使われるリチウムその他の金属についても、本発明は同様に利用できることは言うまでもない。
また、各槽や各容器におけるスズなど、金属の溶融液面あるいは粒状物のレベルを検出するレベルセンサ２５，３４，６１，７１は、それぞれ所定のレベルを超えるか否かを判定するために必要とされるものであるので、レベルに対応するアナログ的な出力を得る計器でなく、レベルスイッチなどでも利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係るターゲット供給システムを適用した極端紫外光源装置は、装置を停止することなくターゲットを充填して、長期間安定に極端紫外光を発生することが可能になる。本実施形態の極端紫外光源装置により、実用レベルで必要とされる装置の稼働時間を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のターゲット供給システムを適用した極端紫外光源装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第1実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るターゲット供給システムを示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・真空チャンバ、１１・・・ターゲット供給装置、１２・・・ターゲット物質補給装置、１３・・・ターゲット、１４・・・集光ミラー、１５・・・ドライバレーザ、１６・・・レーザ集光光学系、１７・・・排気装置、１８・・・プラズマ、２０・・・励起用レーザビーム、２１・・・高圧溶融槽、２２・・・ノズル、２３・・・ピエゾ素子、２４・・・ヒータ、２５・・・液面センサ、２６・・・溶融スズ、２７・・・ガス源、２８・・・圧力調整弁、３０・・・ターゲット物質貯槽、３１・・・断熱ジャケット、３２・・・冷却ジャケット、３３・・・バルブ、３４・・・レベルセンサ、３５・・・粒状スズ、４０・・・レベル制御器、５０・・・(第１)加振器、５１・・・第２加振器、６０・・・(第１)中間容器、６１・・・レベルセンサ、６２・・・粒状スズ、６３，６４・・・バルブ、７０・・・第２中間容器、７１・・・レベルセンサ、７２・・・粒状スズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット物質にレーザ光を照射することによりターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生する極端紫外光源装置に用いるターゲット供給システムであって、
粒状のターゲット物質を溶融して液滴状のターゲットとして供給する、高圧溶融槽と液滴発生器を備えたターゲット供給装置と、
該ターゲット供給装置に前記粒状のターゲット物質を供給する、ターゲット物質貯槽と移送機構を備えたターゲット物質補給装置と、
該移送機構を調整して前記高圧溶融槽のレベルに応じて前記ターゲット物質貯槽から粒状のターゲット物質を前記高圧溶融槽に補充するレベル制御装置と、
を備えるターゲット供給システム。
【請求項２】
前記ターゲット物質貯槽は、前記粒状ターゲット物質を収納して底の穴から外に供給するもので、前記移送機構は、該ターゲット物質貯槽から前記高圧溶融槽への粒状ターゲット物質の通路を開閉するものである、
請求項１記載のターゲット供給システム。
【請求項３】
前記液滴発生器は、微細孔と振動子を備えて、該微細孔を通過した溶融ターゲット物質を該振動子の振動により液滴状にして落下させるものであり、前記高圧溶融槽は、加熱機構を備えて前記粒状ターゲット物質を溶融し、加圧機構を備えて前記液滴発生器の微細孔に前記溶融したターゲット物質を供給する、請求項１又は２記載のターゲット供給システム。
【請求項４】
前記レベル制御装置は、前記高圧溶融槽内のターゲット物質の量が下限設定値より少なくなれば前記移送機構を駆動して前記粒状のターゲット物質を前記高圧溶融槽に供給させ、上限設定値より多くなれば前記移送機構を駆動して前記粒状のターゲット物質の供給を停止させる、請求項１から３のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項５】
前記レベル制御装置は、さらに、前記ターゲット物質貯槽に収納された前記粒状ターゲット物質が設定値より少なくなれば警報信号を発生する、請求項４記載のターゲット供給システム。
【請求項６】
前記ターゲット物質貯槽は、該ターゲット供給システムに着脱可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項７】
前記移送機構は、前記ターゲット物質貯槽と前記高圧溶融槽を連絡する連結管と、該連結管の中間に設けられて該連結管の通路を開閉する仕切り部とを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項８】
前記仕切り部は、仕切り弁を２重に設けて２段の操作により前記高圧溶融槽の圧力が前記ターゲット物質貯槽に漏れ込むことを防ぐ、請求項７記載のターゲット供給システム。
【請求項９】
前記移送機構は、前記ターゲット物質貯槽と前記高圧溶融槽を連絡し途中で管内の粒状ターゲット物質が移動を止める傾斜管部を有する連結管と、該傾斜管部に振動を与えて管内の前記粒状ターゲット物質を流動させる加振装置とを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項１０】
前記移送機構は、前記ターゲット物質貯槽と前記高圧溶融槽を連絡する連結管の途中に仕切り部と中間容器と加振装置とを備えたもので、該仕切り部は、前記ターゲット物質貯槽と前記中間容器の間に配置されて前記中間容器のターゲット物質の量が設定された量より少なければ前記ターゲット物質貯槽から前記粒状ターゲット物質を該中間容器に供給し、前記連結管は、該中間容器と前記高圧溶融槽を連絡する部分に途中で管内の粒状ターゲット物質が移動を止める傾斜管部を有し、前記加振装置は、該傾斜管部に振動を与えて管内の前記粒状ターゲット物質を前記高圧溶融槽に落下させる、請求項１から６のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項１１】
前記移送機構は、さらに、前記連結管の前記ターゲット物質貯槽と前記仕切り部の間に管内の粒状ターゲット物質が移動を止める第２の傾斜管部を有し、該第２の傾斜管部に第２の加振装置を設けて、該第２の加振装置が該第２の傾斜管部に振動を与えて管内の前記粒状ターゲット物質を流動化し前記仕切り部を介して前記中間容器に落下させる、請求項１０記載のターゲット供給システム。
【請求項１２】
前記仕切り部は、仕切り弁を２重に設けて２段の操作により前記中間容器の圧力が前記ターゲット物質貯槽に漏れ込むことを防ぐ、請求項１０または１１記載のターゲット供給システム。
【請求項１３】
前記移送機構は、さらに、前記２重に設けた仕切り弁の中間に第２の中間容器を設けて、該２重の仕切り弁の間に収容する前記粒状ターゲット物質の量を増加させた、請求項１２記載のターゲット供給システム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のターゲット供給システムを組み込んだ極端紫外光源装置。
【請求項１】
ターゲット物質にレーザ光を照射することによりターゲット物質をプラズマ化して極端紫外光を発生する極端紫外光源装置に用いるターゲット供給システムであって、
粒状のターゲット物質を溶融して液滴状のターゲットとして供給する、高圧溶融槽と液滴発生器を備えたターゲット供給装置と、
該ターゲット供給装置に前記粒状のターゲット物質を供給する、ターゲット物質貯槽と移送機構を備えたターゲット物質補給装置と、
該移送機構を調整して前記高圧溶融槽のレベルに応じて前記ターゲット物質貯槽から粒状のターゲット物質を前記高圧溶融槽に補充するレベル制御装置と、
を備えるターゲット供給システム。
【請求項２】
前記ターゲット物質貯槽は、前記粒状ターゲット物質を収納して底の穴から外に供給するもので、前記移送機構は、該ターゲット物質貯槽から前記高圧溶融槽への粒状ターゲット物質の通路を開閉するものである、
請求項１記載のターゲット供給システム。
【請求項３】
前記液滴発生器は、微細孔と振動子を備えて、該微細孔を通過した溶融ターゲット物質を該振動子の振動により液滴状にして落下させるものであり、前記高圧溶融槽は、加熱機構を備えて前記粒状ターゲット物質を溶融し、加圧機構を備えて前記液滴発生器の微細孔に前記溶融したターゲット物質を供給する、請求項１又は２記載のターゲット供給システム。
【請求項４】
前記レベル制御装置は、前記高圧溶融槽内のターゲット物質の量が下限設定値より少なくなれば前記移送機構を駆動して前記粒状のターゲット物質を前記高圧溶融槽に供給させ、上限設定値より多くなれば前記移送機構を駆動して前記粒状のターゲット物質の供給を停止させる、請求項１から３のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項５】
前記レベル制御装置は、さらに、前記ターゲット物質貯槽に収納された前記粒状ターゲット物質が設定値より少なくなれば警報信号を発生する、請求項４記載のターゲット供給システム。
【請求項６】
前記ターゲット物質貯槽は、該ターゲット供給システムに着脱可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項７】
前記移送機構は、前記ターゲット物質貯槽と前記高圧溶融槽を連絡する連結管と、該連結管の中間に設けられて該連結管の通路を開閉する仕切り部とを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項８】
前記仕切り部は、仕切り弁を２重に設けて２段の操作により前記高圧溶融槽の圧力が前記ターゲット物質貯槽に漏れ込むことを防ぐ、請求項７記載のターゲット供給システム。
【請求項９】
前記移送機構は、前記ターゲット物質貯槽と前記高圧溶融槽を連絡し途中で管内の粒状ターゲット物質が移動を止める傾斜管部を有する連結管と、該傾斜管部に振動を与えて管内の前記粒状ターゲット物質を流動させる加振装置とを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項１０】
前記移送機構は、前記ターゲット物質貯槽と前記高圧溶融槽を連絡する連結管の途中に仕切り部と中間容器と加振装置とを備えたもので、該仕切り部は、前記ターゲット物質貯槽と前記中間容器の間に配置されて前記中間容器のターゲット物質の量が設定された量より少なければ前記ターゲット物質貯槽から前記粒状ターゲット物質を該中間容器に供給し、前記連結管は、該中間容器と前記高圧溶融槽を連絡する部分に途中で管内の粒状ターゲット物質が移動を止める傾斜管部を有し、前記加振装置は、該傾斜管部に振動を与えて管内の前記粒状ターゲット物質を前記高圧溶融槽に落下させる、請求項１から６のいずれか一項に記載のターゲット供給システム。
【請求項１１】
前記移送機構は、さらに、前記連結管の前記ターゲット物質貯槽と前記仕切り部の間に管内の粒状ターゲット物質が移動を止める第２の傾斜管部を有し、該第２の傾斜管部に第２の加振装置を設けて、該第２の加振装置が該第２の傾斜管部に振動を与えて管内の前記粒状ターゲット物質を流動化し前記仕切り部を介して前記中間容器に落下させる、請求項１０記載のターゲット供給システム。
【請求項１２】
前記仕切り部は、仕切り弁を２重に設けて２段の操作により前記中間容器の圧力が前記ターゲット物質貯槽に漏れ込むことを防ぐ、請求項１０または１１記載のターゲット供給システム。
【請求項１３】
前記移送機構は、さらに、前記２重に設けた仕切り弁の中間に第２の中間容器を設けて、該２重の仕切り弁の間に収容する前記粒状ターゲット物質の量を増加させた、請求項１２記載のターゲット供給システム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のターゲット供給システムを組み込んだ極端紫外光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１２３４０５（Ｐ２０１０−１２３４０５Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９６３１３（Ｐ２００８−２９６３１３）
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「極端紫外線（ＥＵＶ）露光システムの基盤開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「極端紫外線（ＥＵＶ）露光システムの基盤開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０００７３９１９）ギガフォトン株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
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